C语言实现简单Web服务器（一）

vlambda
2020-07-15

C语言实现简单Web服务器（一）

我们这次要完成的最终结果如上图所示

前置知识

C语言
Linux Socket编程
基本的网络知识
Unix/Linux 基本知识

一图胜千言，可以看出Socket编程主要分为这7个步骤，这次我们主要编写服务器端的代码，客户端由浏览器代理。

创建一个socket

int socket(int domain, int type, int protocol);

这是创建socket的函数原型

domain：中文意思为域，可传的值为AF_UNIX、AF_LOCAL、AF_INET，AF意为Adress Family。前两个为本机操作，最后一个为IPv4的网络操作，所以为AF_INET

type：类型，可传值为SOCK_STREAM、SOCK_DGRAM、SOCK_PACKET等SOCK_STREAM 使用 TCP 协议传输数据，SOCK_DGRAM 使用 UDP 协议传输数据，我们要做的是Web服务器，肯定是选择面向连接的可靠的TCP协议，所以这个值传SOCK_STREAM

protocol: 所用的协议，有IPPROTO_TCP、IPPTOTO_UDP、IPPROTO_SCTP，传0为自动选择协议，所以我们传0

返回值：返回一个socket描述符（socket descriptor），它唯一标识一个socket，这个socket描述字跟文件描述字一样。

int server_socket = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);

将socket和地址绑定

int bind(int sockfd, const struct sockaddr *addr, socklen_t addrlen);

sockfd:socket文件描述符，socket()函数的返回值，也就是server_socket

struct sockaddr_in { __uint8_t sin_len; sa_family_t sin_family; in_port_t sin_port; struct in_addr sin_addr; char sin_zero[8];};

传递的时候需要做强制类型转换

struct sockaddr_in server_addr;memset(&server_addr, 0, sizeof(server_addr));server_addr.sin_family = AF_INET;server_addr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);server_addr.sin_port = htons(PORT);

memset函数初始化server_addr各个字节为0，防止有未初始化的垃圾值存在

addrlen: 结构体的长度，由于在函数内部无法获取到结构体长度（因为传递的是指针，参考数组），所以需要把长度传入

返回值: 绑定成功或者失败的消息码，暂时不作处理

bind(server_socket, (struct sockaddr *)&server_addr, sizeof(server_addr));

监听

int listen(int sockfd, int backlog);

sockfd:socket文件描述符，socket()函数的返回值，也就是server_socket

backlog:socket待连接队列的最大个数，一般为5

返回值: 绑定成功或者失败的消息码，暂时不作处理

listen(server_socket, 5);

与客户端建立连接

int accept(int sockfd, struct sockaddr *addr, socklen_t *addrlen);

sockfd:socket文件描述符，socket()函数的返回值，也就是server_socket

返回值:socket文件描述符，在与客户端建立连接后，accpet还是会生成一个专门用于和当前客户端通信的socket，而原来那个socket照常负责和其他等待建立连接的客户端建立通信

int client_socket = accept(server_socket, NULL, NULL);

从浏览器读取请求内容

ssize_t read(int fd, void *buf, size_t count);

fd: 文件描述符，从哪个文件读buf：读的内容存到buf中count: 共读多少个字节

char buf[1024];read(client_socket, buf, 1024);

记住，在Linux，一切皆文件，网络接口、甚至鼠标键盘显示器都是文件

往浏览器写响应内容

ssize_t write(int fd, const void *buf, size_t count);

char status[] = "HTTP/1.0 200 OK\r\n";char header[] = "Server: DWBServer\r\nContent-Type: text/html;charset=utf-8\r\n\r\n";char body[] = "<html><head><title>C语言构建小型Web服务器</title></head><body><h2>欢迎</h2><p>Hello，World</p></body></html>";
write(client_socket, status, sizeof(status));write(client_socket, header, sizeof(header));write(client_socket, body, sizeof(body));

写的格式是按HTTP协议响应报文的格式写的，响应报文的格式为响应行+响应首部+响应体，注意响应首部和响应体之间有一个空行

在浏览器中输入http://localhost:8080/，就会出现 C语言实现简单Web服务器（一）

用Charles抓包

请求

响应

关闭连接

int close(int fd);

close(client_socket);close(server_socket);

最后把两个socket全部关闭

完整代码

#include <sys/socket.h>#include <sys/un.h>#include <arpa/inet.h>#include <unistd.h>#include <string.h>#include <stdio.h>
#define PORT 8080 // 服务器监听端口
int main(){  int server_socket = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);  struct sockaddr_in server_addr; memset(&server_addr, 0, sizeof(server_addr)); server_addr.sin_family = AF_INET; server_addr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY); server_addr.sin_port = htons(PORT);  bind(server_socket, (struct sockaddr *)&server_addr, sizeof(server_addr));  listen(server_socket, 5);  int client_socket = accept(server_socket, NULL, NULL);  char buf[1024]; read(client_socket, buf, 1024);  printf("%s",buf);
 char status[] = "HTTP/1.0 200 OK\r\n"; char header[] = "Server: DWBServer\r\nContent-Type: text/html;charset=utf-8\r\n\r\n"; char body[] = "<html><head><title>C语言构建小型Web服务器</title></head><body><h2>欢迎</h2><p>Hello，World</p></body></html>";
 write(client_socket, status, sizeof(status)); write(client_socket, header, sizeof(header)); write(client_socket, body, sizeof(body));
 close(client_socket); close(server_socket);
 return 0;}

结语

至此，我们已经用socket实现了一个最简单的Web服务器（其实还算不上，只是一个浏览器充当client的socket小程序），下一篇继续完善这个Web服务器，加入处理Get请求的逻辑，进一步实现HTTP协议

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